1本科生畢業(yè)設計題 目：中速磨磨棍修復轉臺的結構設計學生姓名： 學 號： 專業(yè)班級： 指導教師： 完成時間： II目 錄摘要……………………………………………………………………………………… … VAbstract…………………………………………………………………………………… VI1 緒論.11.1 中速磨磨棍修復轉臺設計的主要內(nèi)容11.2 中速磨磨棍修復轉臺的總體布局11.3 中速磨磨棍修復轉臺概況21.4 設計準則.22 中速磨磨棍修復轉臺總體方案32.1 中速磨磨棍修復轉臺設計方案32.1.1 中速磨磨棍修復轉臺方案一32.1.2 中速磨磨棍修復轉臺方案二.42.1.3 中速磨磨棍修復轉臺方案三42.1.4 中速磨磨棍修復轉臺方案四42.2 中速磨磨棍修復轉臺執(zhí)行機構的選型與設計52.3 中速磨磨棍修復轉臺傳動裝置方案確定53 轉臺具體參數(shù)計算.73.1 電動機的選擇.73.2 傳動裝置總傳動比的確定及各級傳動比的分配83.3 運動參數(shù)和動力參數(shù)計算84 圓柱齒輪傳動零件的設計計算.114.1 選擇齒輪材料及精度等級114.2 按齒面接觸疲勞強度設計.114.3 根據(jù)齒根彎曲疲勞強度設計125 蝸輪蝸桿傳動設計計算.165.1 選擇蝸桿傳動類型165.2 選擇材料165.3 按齒面接觸疲勞強度進行設計165.4 蝸桿與蝸輪的主要參數(shù)與幾何尺寸175.5 校核齒根彎曲疲勞強度18III5.6 驗算效率 ?195.7 精度等級公差和表面粗糙度的確定195.8 熱平衡核算196 軸的設計計算.206.1 Ⅰ軸的結構設計.206.2 Ⅱ軸的結構設計.226.3 Ⅲ軸的結構設計.246.4 校核Ⅱ軸的強度267 軸承的選擇和校核.317.1 高速軸軸承的校核317.2 低速軸軸承的校核327.3 計算輸入軸軸承347.4 計算輸出軸軸承368 鍵聯(lián)接的選擇和校核.388.1 鍵的選擇388.2 鍵的校核388.3 聯(lián)軸器的選擇399 減速器的潤滑、密封和潤滑牌號的選擇.409.1 傳動零件的潤滑409.1.1 齒輪傳動潤滑.409.1.2 滾動軸承的潤滑409.2 減速器密封409.2.1 軸外伸端密封.409.2.2 軸承靠箱體內(nèi)側的密封.409.2.3 箱體結合面的密封.4010 減速器箱體設計及附件的選擇和說明.4111 中速磨磨棍修復轉臺調整機構設計.4311.1 缸體的設計計算4311.2 活塞和活塞桿的設計計算4411.3 頂蓋的設計44IV11.4 氣控液壓千斤頂?shù)捏w積4511.5 部件連接方式45結束語.47參考文獻.48致謝.49V中速磨磨棍修復轉臺的結構設計摘 要：本次畢業(yè)設計是關于中速磨磨棍修復轉臺的設計。首先對焊接轉臺作了簡單的概述；接著分析了焊接轉臺的選型原則及計算方法；然后根據(jù)這些設計準則與計算選型方法按照給定參數(shù)要求進行選型設計；接著對所選擇的焊接轉臺各主要零部件進行了校核。在中速磨磨棍修復轉臺的設計、制造以及應用方面,目前我國與國外先進水平相比仍有較大差距,國內(nèi)在設計制造中速磨磨棍修復轉臺過程中存在著很多不足。整機結構主要由電動機產(chǎn)生動力將需要的動力傳遞到齒輪上，然后通過齒輪傳遞到齒輪，通過齒輪再過渡到另外一組齒輪上，然后再通過齒輪過渡到蝸輪蝸桿上。同時本文對該方案焊接轉臺的關鍵零部件設計過程進行了詳細闡述，其主要內(nèi)容包括系統(tǒng)總體方案的設計、電動機的選擇、執(zhí)行機構的設計、傳動零部件的設計、軸的設計與校核以及軸承的選擇、等。本文主要介紹焊接轉臺的發(fā)展狀況，焊接轉臺結構設計原理，焊接轉臺總體方案分析及確定，焊接轉臺結構設計內(nèi)容所包含的機械圖紙的繪制，的計算，結構設計結論與建議。本論文研究內(nèi)容：(1) 焊接轉臺總體結構設計。(2) 焊接轉臺工作性能分析。(3)電動機的選擇。(4) 焊接轉臺的傳動系統(tǒng)、執(zhí)行部件。(5)對設計零件進行設計計算分析和校核。(6)繪制整機裝配圖及重要部件裝配圖和設計零件的零件圖。 關鍵詞：中速磨磨棍修復轉臺，傳動裝置，連桿，減速器VIThe Structure Design of Medium Speed Grinding Rod Repair TurntableAbstract：This graduation design is the design of a medium speed grinding rod repair turntable. First to welding turntable made brief overview; then analyzes the welding turntable type selection and calculation method; then calculated based on these design criteria and selection method in accordance with the given parameters requires selection of design; then the choice of welding table of the main parts of the check. In the medium speed grinding rod repair table design, the manufacture and the application, at present our country and the overseas advanced level compared still had the big disparity, domestic in the design manufacturing medium speed grinding rod repair process, there are many deficiencies of the turntable.The whole structure mainly by the motor generates dynamics will require the power delivered to the gear and then through a gear is transferred to the gear, through the gear and the transition to another set of gear, and then through the transition gear to the worm. At the same time, the scheme welding turntable is the key part of the design process are discussed in detail. The main contents include the design of the overall scheme of the system design, motor selection, actuator design, transmission parts, the shaft of the design and check and bearing selection, etcIs mainly introduced in this paper turntable development of welding, welding turntable structure design principle, welding turntable scheme analysis and determination, welding turntable structure design content includes mechanical drawing of rendering, calculation of structure design conclusion and suggestions.Content of this paper:Design of the overall structure of (1) welding table.Analysis on working performance of (2) welding table.(3) the choice of motor.(4) the transmission system and the executive part of the welding table.(5) the design of the parts to design calculation and check.(6) drawing the assembly drawing of the whole machine and the assembly drawing of the important parts and the parts drawing of the design parts.VIIKeywords: medium speed grinding rod repair turntable, transmission device, connecting rod, gear reducer11 緒論進入 21 世紀，我國工件工業(yè)快速發(fā)展，深加工產(chǎn)業(yè)規(guī)模也在飛速擴大,現(xiàn)有工件機械設備生產(chǎn)能力小,不能滿足大型加工廠的生成要求。因此,改進和擴大現(xiàn)有工件機械設備是完全必要的。中速磨磨棍修復轉臺作為工件加工的基礎設備， 在我國廣泛應用幾十年。生產(chǎn)實踐證明,該設備對品種、粒度、外在水份等適應性強,與其他給料設備相比,具有運行安全可靠、性能穩(wěn)定、噪音低、維護工作量少等優(yōu)點,仍不失推廣使用的價值。1.1 中速磨磨棍修復轉臺設計的主要內(nèi)容通過對數(shù)控中速磨磨棍修復轉臺設計，希望學生熟悉機電一體化系統(tǒng)中機械系統(tǒng)設計過程，以及掌握利用 AutoCAD 來繪制二維圖形或創(chuàng)建三維實體的能力。對數(shù)控中速磨磨棍修復轉臺的設計主要是培養(yǎng)學生綜合應用所學專業(yè)的基礎理論、基本技能和專業(yè)知識的能力，培養(yǎng)學生建立正確的設計思想，掌握工程設計的一般程序、規(guī)范和方法?；救蝿占耙螅?）熟悉數(shù)控回轉工作太本身的特點，明確設計要求（2）擬定中速磨磨棍修復轉臺系統(tǒng)的總體方案（機械部分）（3）進行機械部分的結構設計1.2 中速磨磨棍修復轉臺的總體布局數(shù)控中速磨磨棍修復轉臺其外形和通用工作臺幾乎一樣，但它的驅動是伺服系統(tǒng)的驅動方式。它可以與其他伺服進給軸聯(lián)動。它的進給、分度轉位和定位鎖緊都是由給定的指令進行控制的。工作臺的運動是由伺服電動機，經(jīng)齒輪減速后由蝸桿傳給蝸輪。為了消除蝸桿副的傳動間隙，采用了雙螺距漸厚蝸桿，通過移動蝸桿的軸向位置調整間隙。這種蝸桿的左右兩側面具有不同的螺距，因此蝸桿齒厚從頭到尾逐漸增厚。但由于同一側的螺距是相同的，所以仍然可以保持正常的嚙合。當工作臺靜止時必須處于鎖緊狀態(tài)。為此，在蝸輪底部的輻射方向有 8 對夾緊瓦，并在底座上均布同樣數(shù)量的小液壓缸。當小液壓缸的上腔接通壓力油時，活塞便壓向鋼球，撐開夾緊瓦，并夾緊蝸輪。在工作臺需要回轉時，先使小液壓缸的上腔接通回油路，在彈簧的作用下，鋼球抬起，夾緊瓦將蝸輪松開。中速磨磨棍修復轉臺的導軌面由大型滾動軸承支承，并由深溝球軸承及雙列向心圓柱滾子軸承保持準確的回轉中心。數(shù)控中速磨磨棍修復轉臺的定位精度主要取2決于蝸桿副的傳動精度，因而必須采用高精度蝸桿副。在半閉環(huán)控制系統(tǒng)中，可以在實際測量工作臺靜態(tài)定位誤差之后，確定需要補償角度的位置和補償?shù)闹?，記憶在補償回路中，由數(shù)控裝置進行誤差補償。在全閉環(huán)控制系統(tǒng)中，由高精度的圓光柵發(fā)出工作臺精確到位信號，反饋給數(shù)控裝置進行控制。1.3 中速磨磨棍修復轉臺概況隨著生產(chǎn)力水平的發(fā)展，中速磨磨棍修復轉臺越來越廣泛的應用于各個領域。數(shù)控中速磨磨棍修復轉臺是一種可以實現(xiàn)圓周進給和分度運動的工作臺，它常被使用于各類設備上，可提高加工效率，完成更多的工藝，它主要由原動力、齒輪傳動、蝸桿傳動、工作臺等部分組成，并可進行間隙消除和蝸輪加緊，是一種很實用的加工工具。本次畢業(yè)設計主要是解決傾斜式焊接中速磨磨棍修復轉臺中速磨磨棍修復轉臺的工作原理和機械機構的設計與計算部分，設計思路是先原理后結構，先整體后局部。目前數(shù)控中速磨磨棍修復轉臺已廣泛應用于數(shù)控機床和加工中心上，它的總的發(fā)展趨勢是：1．在規(guī)格上將向兩頭延伸，即開發(fā)小型和大型轉臺；2．在性能上將研制以鋼為材料的蝸輪，大幅度提高工作臺轉速和轉臺的承 載能力；3．在形式上繼續(xù)研制兩軸聯(lián)動和多軸并聯(lián)回轉的數(shù)控轉臺。 數(shù)控轉臺的市場分析：隨著我國制造業(yè)的發(fā)展，加工中心將會越來越多地被要求配備第四軸或第五軸，以擴大加工范圍。估計近幾年要求配備數(shù)控轉臺的加工中心將會達到每年 600 臺左右。1.4 設計準則我們的設計過程中，本著以下幾條設計準則：1） 創(chuàng)造性的利用所需要的物理性能2） 分析原理和性能3） 判別功能載荷及其意義4） 預測意外載荷5） 創(chuàng)造有利的載荷條件6） 提高合理的應力分布和剛度7） 重量要適宜8） 應用基本公式求相稱尺寸和最佳尺寸9） 根據(jù)性能組合選擇材料310） 零件與整體零件之間精度的進行選擇11） 功能設計應適應制造工藝和降低成本的要求2 中速磨磨棍修復轉臺總體方案基本任務和要求2.1 中速磨磨棍修復轉臺設計方案設計方案：1.采用分離氣缸和定位夾緊氣缸實現(xiàn)物料的運送和分離2.利用機械手進行送料3.采用伺服電機控制工作臺進行送料4、采用電機帶動減速器，然后帶動連桿機構實現(xiàn)往復運動2.1.1 中速磨磨棍修復轉臺方案一方案一采用雙作用缸實現(xiàn)物料的分離功能和定位夾緊功能氣動送料機由兩個基本應用模塊組成：物料分離模塊及傳送模塊。物料分離模塊由兩個雙作用氣缸組成，分別實現(xiàn)物料的分離功能和定位夾緊功能。為保證真空系統(tǒng)的氣流通暢，以提高真空發(fā)生器的真空度，回路4中的真空控制回路不安裝節(jié)流閥。同時，回路4中的所有連接氣管應盡可能的短， 以減小空氣流通阻力，提高真空度。采用氣缸的優(yōu)點：4減少了物料的運送步驟，縮短了加工時間，操作簡單。缺點：對物料的放置有很高的精度要求，造價高昂，一般的小型企業(yè)不采用2.1.2 中速磨磨棍修復轉臺方案二 方案二利用機械手進行送料機械手是以小車形式通過鋼繩同滑塊聯(lián)接起來， 由沖床滑塊上升運動牽引小車作前進的水平運動完成送料，由通過鋼繩連接的重物使小車作復位運動。由小車機械手將工件送至沖床下進行沖孔，提高了生產(chǎn)效率，保證了質量，改善了勞動強度，確保了人生安全。采用機械手送料的優(yōu)點：送料與沖床節(jié)拍相同，可以連續(xù)生產(chǎn)。缺點：首先由于整個過程均由機械手實現(xiàn)，所以對機械手的要求度很高，其次，如果工件大小不一要經(jīng)常更換。2.1.3 中速磨磨棍修復轉臺方案三方案三采用伺服電機控制工作臺進行送料由單片機產(chǎn)生驅動脈沖信號，步進電機的驅動器收到驅動脈沖信號后，步進電機將會按照設定的方向轉動一個固定的角度，將電脈沖轉化成交位移。電機的轉速由脈沖信號頻率來控制決定，再由電機控制工作臺進行送料沖壓。優(yōu)點：1、可以連續(xù)生產(chǎn)，并且能實現(xiàn)一人控制幾臺機器2、可靠性高，由于送料機構外部由步進電機控制，所以每次的行程都是固定值。3、低功耗，低電壓。在許多沒有電力供應的應用場合，較低的功耗和工作電壓是生產(chǎn)便捷化的必要條件。4、維護方便，經(jīng)濟實用。中速磨磨棍修復轉臺結構是由電動機、減速器、聯(lián)軸器、H 形架、連桿、底板(給料槽)、傳動平臺、漏斗閘門、托輥等組成。2.1.4 中速磨磨棍修復轉臺方案四方案四采用電機帶動減速器，然后帶動連桿機構實現(xiàn)往復運動傳動原理：當電動機開動后，經(jīng)彈性聯(lián)軸器、減速器、曲柄連桿機構拖動傾斜的底板在托輥上作直線往復運動，當?shù)装逭袝r,將倉和槽形機體內(nèi)的帶到機體前端;底板逆行時,槽形機體內(nèi)的被機體后部的斜板擋住,底板與之間產(chǎn)生相對滑動,機體前端的5自行落下。將均勻地卸到運輸機械或其它篩選設備上。該機設有帶漏斗、帶調節(jié)閥門和不帶漏斗、不帶調節(jié)閥門兩種形式。綜合以上的比較，選擇方案 4 來設計中速磨磨棍修復轉臺機構。2.2 中速磨磨棍修復轉臺執(zhí)行機構的選型與設計（1）機構分析① 執(zhí)行機構由電動機驅動，電動機功率 2kw，原動件輸出等速圓周運動。傳動機構應有運動轉換功能，將原動件的回轉運動轉變?yōu)橥茥U的直線往復運動，因此應有急回運動特性。同時要保證機構具有良好的傳力特性，即壓力角較小。② 為合理匹配出力與速度的關系，電動機轉速快扭矩小，因此應設置蝸桿減速器，減速增扭。（2）機構選型方案一：用擺動導桿機構實現(xiàn)運動形式的轉換功能。方案二：用偏置曲柄滑塊機構實現(xiàn)運動形式的轉換功能。方案三：用曲柄搖桿機構和搖桿滑塊機構串聯(lián)組合，實現(xiàn)運動形式的轉換功能。（3）方案評價方案一：結構簡單，尺寸適中，最小傳動角適中，傳力性能良好，且慢速行程為工作行程，快速行程為返回行程，工作效率高。方案二：結構簡單，但是不夠緊湊，且最小傳動角偏小，傳力性能差。方案三：結構復雜，且滑塊會有一段時間作近似停歇，工作效率低，不能滿足工作周期 4.3 秒地要求。綜上所述，方案一作為焊接轉臺執(zhí)行機構的實施方案較為合適。（4）性能評價圖示位置即為最小位置,經(jīng)計算。性能良好。方案一 方案二 方案三62.3 中速磨磨棍修復轉臺傳動裝置方案確定（1）傳動方案設計由于輸入軸與輸出軸有相交，因此傳動機構應選擇錐齒輪或蝸輪蝸桿機構。方案一：二級圓錐——圓柱齒輪減速器。方案二：齒輪——蝸桿減速器。方案三：蝸桿——齒輪減速器。（2）方案評價而方案二與方案三相比，結構較緊湊，且蝸桿在低速級，因此方案二較為合適。磨輥的修復過程實際上是舊磨輥的夾持及對中磨輥修復過程。它的實現(xiàn)是焊接變位機通過特別焊接工裝卡具卡住磨輥使其沿某一水平軸線勻速轉動，并畏以焊接槍的沿該軸線方向的恰當移動，從而實現(xiàn)對磨輥的周向堆焊。這里對磨螺的對中要求較高，否則將嚴重影響磨輥堆焊后的尺寸形狀，甚至會發(fā)生導電嘴與工件表面打火現(xiàn)象，使得導電嘴嚴重燒損。因此焊接轉臺必須對舊磨輥的平持有很好的對中，同時為了保證有好的焊接質量，磨輥的轉動變必須穩(wěn)定及要勻速。同是為了制造方便它的減速及動力機械盡可能的選用標準件，通過多方面比較最后擬定焊接轉動的原動件采用運動平衡的電動機。電動機到磨輥的減速采用標準的蝸輪蝸桿來實現(xiàn)；磨輥的擺角則采用曲柄小滑塊、或者凸輪等機構實現(xiàn)此處為了節(jié)約成本采用了導桿與滑塊的組合機構。方案一 方案二 方案三783 轉臺具體參數(shù)計算3.1 電動機的選擇1.確定電動機類型按工作要求和條件,選用 y 系列三相交流異步電動機。2.確定電動機的容量由于工作周期為 4.3 秒,電動機功率 2kw根據(jù)周期計算公式 2wT??213.95r/minw??3.選擇電動機轉速由 [2]表 13-2 推薦的傳動副傳動比合理范圍圓柱齒輪傳動 i 齒 小于 8蝸輪蝸桿傳動 i 齒 =8～40則傳動裝置總傳動比的合理范圍為i‘總 =（2～8）×（8～40）=（16～200）電動機轉速的可選范圍為故電動機轉速可選范圍為 。符合這一范圍的同步轉速23.790/mindaWnir??根據(jù)電動機所需功率和同步轉速，查[2]表 12-1，符合這一范圍的常用同步轉速有1500 、1000 。minrir4 確定電動機的型號選上述不同轉速的電動機進行比較，查《機械基礎》P 499附錄 50 及相關資料得電動機數(shù)據(jù)和計算出總的傳動比，列于下表：表 3-1 電機參數(shù)比較表電機轉速 r/min方案 電機型號額定功率kW同步轉速滿載轉速電機質量kg參考價格（元）總傳動比1 Y100L1-4 2.2 1500 1420 38 760 13.272 Y112M -6 2.2 1000 940 63 1022 8.973 Y132S-8 2.2 750 710 79 800 6.63選用同步轉速為:1500 r/min為降低電動機重量和價格，由表二選取同步轉速為 1500r/min 的 Y 系列電動機，型號為 Y100L1-4。9查《機械基礎》P 500附錄 51，得到電動機的主要參數(shù)以及安裝的有關尺寸(mm)，見以下兩表：具體參數(shù)表如下：表 3-2 電動機的技術數(shù)據(jù)電動機型號額定功率（kw）同步轉速（r/min）滿載轉速（r/min）堵 轉 轉 矩額 定 轉 矩 最 大 轉 矩額 定 轉 矩Y100L1-4 2.2 1500 1420 2.2 2.2圖 3-1 電動機3.2 傳動裝置總傳動比的確定及各級傳動比的分配1.傳動裝置總傳動比= =總iwmn1420.793.5?式中 nm----電動機滿載轉速:1420r/min;nw----工作機的轉速:13.95 r/min。2.分配傳動裝置各級傳動比齒輪傳動比為 2那么取蝸輪蝸桿減速比為 50.895其中 、 、 、 分別為1?34?、單級圓柱齒輪、滾動軸承、蝸桿傳動、聯(lián)軸器和效率，查取《機械基礎》P459的附錄 3 選取、 =0.98（8 級精度） 、 =0.99（球軸承） 、1?2?、 =0.99、30.8?43.3 運動參數(shù)和動力參數(shù)計算 1.各軸轉速計算r/min 1200n10r/min 710r/i 1420 i/nII ??齒 r/in 95.35.896齒2.各軸輸入功率 KW2.P0d2.17K.0η4I ???.0915W917832I 645I3.各軸輸入轉矩 mN.4/n950pTd???6781II 32./?95II11表 3-3 傳動裝置各軸運動參數(shù)和動力參數(shù)表項目軸號 功率 ??kw轉速 ??minr轉矩 ??mNT?傳動比0 軸 2.2 1420 14.791Ⅰ軸 2.178 1420 14.64782Ⅱ軸 2.0915 710 28.132Ⅲ軸 1.6564 13.95 1133.95 50.總體設計方案簡圖 3-2 如下：圖 3-2 總體設計方案簡圖124 圓柱齒輪傳動零件的設計計算4.1 選擇齒輪材料及精度等級根據(jù)傳動方案，選用斜齒圓柱齒輪傳動。運輸機為一般工作機器，速度不高，選用 7 級精度，要求齒面粗糙度。1.6~32Ram??因為載荷中有輕微振動，傳動速度不高，傳動尺寸無特殊要求，屬于一般的齒輪傳動，故兩齒輪均可用軟齒面齒輪。查《機械設計》P322 表 14－10，小齒輪選用 45號鋼，調質處理，硬度 236HBS；大齒輪選用 45 號鋼，正火處理，硬度為 190HBS。取小齒輪齒數(shù) ，則大齒輪齒數(shù) ，使兩齒輪的齒數(shù)互120Z?21204Zi????為質數(shù)，取值 ,選取螺旋角。初選螺旋角24??則實際傳動比： 2140iZ??傳動比誤差：，可用210.5%i???齒數(shù)比： 2ui??由表 [1]取 （因非對稱布置及軟齒面） 。610?.9d??4.2 按齒面接觸疲勞強度設計因兩齒輪均為鋼制齒輪，所以由課本公式得： 2131 )][(2HEdtt ZuTK???????確定有關參數(shù)如下：1）確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值1)試選 =1.2tK2）選取區(qū)域系數(shù) Z =2.43 H3） 78.01???845.02???則 2.6713?4)計算小齒輪傳遞的轉矩 66 411 2.89.509.50.67104PT Nmn???????5)由表 10-7 選取齒寬系數(shù) =0.9d?136）由表 10-6 查得材料的彈性影響系數(shù) 218.9MPaZE?（4） 、許用接觸應力 ??H???limHNTS?由圖 [1]查得 ，63C?lim170HPa?li250Pa?由式 [1]計算應力循環(huán)次數(shù)??52L??9160473.10283651.0LhNnrt???2.LNi??由圖 [1]查得接觸疲勞的壽命系數(shù) ，634?19TZ2.9NT?通用齒輪和一般工業(yè)齒輪按一般可靠度要求選取安全系數(shù) 。所以計算兩輪10HS的許用接觸應力： ??lim1170.8965.3HNTMPaS?????li225.41HZ??故得： 2131 )][(HEdtt ZuTK???????4 232.67801.389.()9.3465????4.0m則模數(shù)： 1cos7.6cos12.60ttdz?????由表 [1]取初步選擇標準模數(shù)：61?.5（5） 、校核齒根彎曲疲勞強度4.3 根據(jù)齒根彎曲疲勞強度設計由式（10-17） ][cos2123FSdn YZYKTm????????（1） 確定計算參數(shù)141）計算載荷系數(shù) 510.32.104.??????FVAK2）根據(jù)縱向重合度 從圖 10-28 查得螺旋角影響系數(shù)9? 8.0??Y3）計算當量齒數(shù) 133201.89cosVzZ????24.44）查齒形系數(shù)由表 10-5 查得 ,12.7FaY?2.45Fa5)查應力校正系數(shù)由表 10-3 查得， ,1.5Sa2.6Sa6)由圖 10-20c 查得小齒輪的彎曲疲勞強度極限 ；大齒輪的彎曲疲MPaEN501??勞強度極限 MPEN3802??7）由圖 10-18 取彎曲疲勞系數(shù) ,85.01?FNK9.2F8）計算彎曲疲勞許用應力取彎曲疲勞安全系數(shù) S=1.4，由式（10-12）得 MPaSFENF 57.304.1][11 ????K28690229）計算大小齒輪的 ,并加以比較][FSaY?12.7150.463aS??2.4.7[]8FaSY?15大齒輪的數(shù)值較大（1） 設計計算 423221.50.687310.8cos10.641.759nm??????對比計算結果，由齒根接觸疲勞強度計算法面模數(shù) 大于齒面彎曲疲勞強度計算帶模nm數(shù)，去 ，以滿足彎曲強度。n.?確定有關參數(shù)和系數(shù)：1）計算中心距12()(04)2.57.319coscosnzma????????修正后的中心距為 80mm.2)按圓整后的中心距修整螺旋角 12()(204).5arcosarcos20.368nz???????因 改變不多，故參數(shù) , 等不必修正。???KHZ3）計算大小齒輪分度圓直徑 120.53.cos6nzmdm????24.1.?① 齒度： 10.95368dbm?????取 ， 1b其他幾何尺寸的計算（ ， ）*ah*0.25c齒頂高 由于正常齒輪 ，ah?1ah?所以 1amm?齒根高 ，由于正常齒(*)fc?*025c所以 (.).3.1fah???全齒高 (2)1.625f m??齒頂圓直徑 158.3aadm26h??齒根圓直徑 147.0ff?2138ffd16表 4-1 齒輪參數(shù)表名 稱 計 算 公 式 結 果 /mm模數(shù) m 2.5壓力角 nd1 53.33分度圓直徑 d2 106.66齒頂圓直徑`1258.3aadhm??16齒根圓直徑147.0ff?238ffdh?中心距 ?cos2)(1nmza???80齒 寬2150b?175 蝸輪蝸桿傳動設計計算5.1 選擇蝸桿傳動類型根據(jù) GB/T10085—1988 的推薦,采用漸開線蝸桿(ZI) 。5.2 選擇材料考慮到蝸桿傳動功率不大,速度只是中等,故蝸桿采用 45 鋼;因希望效率高些,耐磨性好些,故蝸桿螺旋齒面要求淬火,硬度為 45～55HRC。蝸輪用鑄錫磷青銅 ZCuSn10P1,金屬模鑄造。為了節(jié)約貴重的有色金屬,僅齒圈用青銅制造,而輪芯用灰鑄鐵 HT100 制造。5.3 按齒面接觸疲勞強度進行設計根據(jù)閉式蝸桿傳動的設計準則,先按齒面接觸疲勞強度進行設計,再校核齒根彎曲疲勞強度。由教材【1】P254 式(11—12),傳動中心距??322)(HPEKTa???(1)確定作用在蝸桿上的轉矩 =1274.26 Nm2?(2)確定載荷系數(shù) K因工作載荷有輕微沖擊,故由教材【1】P253 取載荷分布不均系數(shù) =1;由教材??P253 表 11—5 選取使用系數(shù) 由于轉速不高,沖擊不大,可取動載系數(shù) ;1.0A?? 05.1?v則由教材 P252 1.0.5v?A????(3)確定彈性影響系數(shù) ??因選用的是鑄錫磷青銅蝸輪和鋼蝸桿相配,故 =160 。??21a??(4)確定接觸系數(shù) ?先假設蝸桿分度圓直徑 和傳動中心距 的比值 =0.35 從教材 P253 圖 11—181dad1中可查得 =2.9。??(5)確定許用接觸應力 ????根據(jù)蝸輪材料為鑄錫磷青銅 ZCuSn10P1,金屬模鑄造, 蝸桿螺旋齒面硬度45HRC,可從從教材【1】P254 表 11—7 查得蝸輪的基本許用應力 =268 。由教材【1】?????a??P254 應力循環(huán)次數(shù)應力循環(huán)次數(shù) N=60 =60 1 27.28 （2 8 10 365）=9.56hLjn2???710j 為蝸輪每轉一周每個輪齒嚙合的次數(shù) j=1兩班制，每班按照 8 小時計算，壽命 10 年。18壽命系數(shù)78HN10K.59.56???則 ????' 280.1Mpa?(6)計算中心距 2 2332 6.91.5741.7605ZEaKT mH??????????????????????(6)取中心距 a=200mm,因 i=50,故從教材【1】P245 表 11—2 中取模數(shù) m=6.3mm, 蝸輪分度圓直徑 =63mm 這時 =0.315 從教材【1】P253 圖 11—18 中可查得接觸系數(shù)1dad1=2.9 因為 = ,因此以上計算結果可用。??????5.4 蝸桿與蝸輪的主要參數(shù)與幾何尺寸(1) 蝸桿軸向尺距 mm;直徑系數(shù) ;3.1469.72am????10?q齒頂圓直徑 ;1216.35.adhm??齒根圓直徑 ;??f c?蝸桿齒寬 B1=(9.5+0.09 )m+25=112mm2Z19蝸桿軸向齒厚 mm；分度圓導程角 ;3.1469.82amS????'“3057???(2)蝸輪蝸輪齒數(shù) 53;變位系數(shù) mm;2+0.46?演算傳動比 mm,這時傳動誤差比為, 153zi?532.7810%.425????是允許的。蝸輪分度圓直徑 mm26.53.9dmz??蝸輪喉圓直徑 =346.5mm2aah??蝸輪齒根圓直徑 21.ffm?蝸輪咽喉母圓半徑 20346.52.7gard???蝸桿和軸做成一體，即蝸桿軸。由參考文獻【1】P270 圖蝸輪采用齒圈式，青銅輪緣與鑄造鐵心采用 H7/s6 配合，并加臺肩和螺釘固定，螺釘選 6 個5.5 校核齒根彎曲疲勞強度 ??FFaFYmdKT?????22153.當量齒數(shù) 33584cos(s07'“)Z?????根據(jù) 從教材【1】P255 圖 11—19 中可查得齒形系數(shù)22+0.46,8X?15FaY螺旋角系數(shù)'“30571.864???????從教材 P25 知許用彎曲應力 ??FNFK???從教材【1】P256 表 11—8 查得由 ZCuSn10P1 制造的蝸輪的基本許用彎曲應力=56???F?MPa由教材 P255 壽命系數(shù)6699Fn710K0.24.51???F560.243.7pa??56Mpa 可見彎曲強度是滿足的。162.043.Mpa.9??205.6 驗算效率 ????vⅡ????tan96.05已知 = ; ; 與相對滑動速度 有關。?“'4821? frct?vsVm41.3058os21*069634.0cos*6dV“'s ????從教材 P【1】264 表 11—18 中用插值法查得 =0.0264, 代入式中得vf '301??V?=0.884,大于原估計值, 因此不用重算。?5.7 精度等級公差和表面粗糙度的確定考慮到所設計的蝸桿傳動是動力傳動,屬于通用機械減速器,從 GB/T10089—1988圓柱蝸桿、蝸輪精度中選擇 7 級精度,則隙種類為 f,標注為 8f GB/T10089—1988。然后由參考文獻【3】P187 查得蝸桿的齒厚公差為 =71μm, 蝸輪的齒厚公差為 1s?2s?=130μm;蝸桿的齒面和頂圓的表面粗糙度均為 1.6μm, 蝸輪的齒面和頂圓的表面粗糙度為 1.6μm 和 3.2μm。5.8 熱平衡核算初步估計散熱面積：1.751.75200.33aS???????????????取 (周圍空氣的溫度)為 。at 2?c28.15~7.4/(),17/()0(04.36(10.824)( S76.S1dadwmwcpttc??????????????????? 取油 的 工 作 溫 度 ）合 格 。216 軸的設計計算6.1 Ⅰ軸的結構設計1．選擇軸的材料及熱處理方法查 [1]表 15-1 選擇軸的材料為優(yōu)質碳素結構鋼 45；根據(jù)齒輪直徑 ，熱處理方法m10?為正火。2．確定軸的最小直徑查 [1] 的扭轉強度估算軸的最小直徑的公式：370Pmm?? 39.2~.785.369)10~2(.15931036 ????nPAd?再查 [1]表 15-3， 考慮鍵：因為鍵槽對軸的強度有削弱作用，開有一個鍵槽，所以軸的軸徑要相應增大 %7~5mm)3.20.9(?d3．確定各軸段直徑并填于下表內(nèi)表 6-1 各軸段直徑表名稱 依據(jù) 單位 確定結果1dmm)73.2~0.9(?d且由前面的齒輪的設計可得，齒輪的孔徑為 30，mm)(＝301dm＝301d2d34~.230*)1.7.0(*??d查 [2]表 7-12 35?2m35?2d3d因為 處裝軸承，所以只要3d＞ 即可，選取 7 類軸承，2查 [2]表 6-6，選取 7208AC，故 ＝403d ＝403d4d md48~6.53)1.07(24???46?4d225d由于是齒輪軸所以等于高速級小齒輪的分度圓直徑： md74.59?mmd74.59?64036 4064．選擇軸承潤滑方式，確定與軸長有關的參數(shù)。查 [2] （2） “潤滑方式” ，及說明書“（12）計算齒輪圓周速度 ” = 0P vv1.54 ，故選用脂潤滑。smⅡ將與軸長度有關的各參數(shù)填入下表表 6-2 與軸長度有關的各參數(shù)名稱 依據(jù) 單位 確定結果箱體壁厚 ?查[2] 表 11-1158P302.???a m8??地腳螺栓直徑 及數(shù)目fdn查 [2] 表 11-1158.6.0126.43fd???查 [2]表 3-13， 取 ＝20，fd,50?na故＝16fd4n軸承旁聯(lián)接螺栓直徑 1d查 [2] 表 11-1158P1267.0.???f查 [2]表 3-9，取 ＝16dm＝121d軸承旁聯(lián)接螺栓扳手空間 、1C2查 [2] 表 11-1158P6;20minin1?C 1620?C軸承蓋聯(lián)接螺釘直徑 3d查 [2] 表 11-258df5.8~).~4(查 [2]表 11-10，得當取 3701,D??當 時 m38d 軸承蓋厚度e查[2]表 11-1096.98*2.1.~3??edⅡe時當 時當 10~7D?， 9e小齒輪端面距箱體內(nèi)壁 查[2] 204P0????m=102?23距離 2?軸承內(nèi)端面至箱體內(nèi)壁距離 3查 [2] 因為選用脂潤滑，所以208P12~83??m＝ 103?軸承支點距軸承寬邊端面距離 a查 [2]表 6-6，選取 7208AC 軸承，故 23? 2?a5.計算各軸段長度。表 6-3 各軸段長度表名稱 計算公式 單位 計算結果1l由于與大齒輪配合，則： ml 63~2)(651?? m63?1l2l由公式 528108)(???取CL?562918052704????eBlA＝562l3l由公式 mlAC 32108472083 ????32?3l4l由公式 5/651234 ⅡⅡBl ???輪 轂＝110.54l5l齒輪 1 輪轂寬度： mBl15?輪 轂 ＝655l6l由公式67208428024AClB????＝406lL（總長） mlllL5.3654321?＝365.5L（支點距l(xiāng)離）al .1972*06.0)(543????? ＝197.5l1本科生畢業(yè)設計題 目：中速磨磨棍修復轉臺的結構設計學生姓名： 學 號： 專業(yè)班級： 指導教師： 完成時間： II目 錄摘要……………………………………………………………………………………… … VAbstract…………………………………………………………………………………… VI1 緒論.11.1 中速磨磨棍修復轉臺設計的主要內(nèi)容11.2 中速磨磨棍修復轉臺的總體布局11.3 中速磨磨棍修復轉臺概況21.4 設計準則.22 中速磨磨棍修復轉臺總體方案32.1 中速磨磨棍修復轉臺設計方案32.1.1 中速磨磨棍修復轉臺方案一32.1.2 中速磨磨棍修復轉臺方案二.42.1.3 中速磨磨棍修復轉臺方案三42.1.4 中速磨磨棍修復轉臺方案四42.2 中速磨磨棍修復轉臺執(zhí)行機構的選型與設計52.3 中速磨磨棍修復轉臺傳動裝置方案確定53 轉臺具體參數(shù)計算.73.1 電動機的選擇.73.2 傳動裝置總傳動比的確定及各級傳動比的分配83.3 運動參數(shù)和動力參數(shù)計算84 圓柱齒輪傳動零件的設計計算.114.1 選擇齒輪材料及精度等級114.2 按齒面接觸疲勞強度設計.114.3 根據(jù)齒根彎曲疲勞強度設計125 蝸輪蝸桿傳動設計計算.165.1 選擇蝸桿傳動類型165.2 選擇材料165.3 按齒面接觸疲勞強度進行設計165.4 蝸桿與蝸輪的主要參數(shù)與幾何尺寸175.5 校核齒根彎曲疲勞強度18III5.6 驗算效率 ?195.7 精度等級公差和表面粗糙度的確定195.8 熱平衡核算196 軸的設計計算.206.1 Ⅰ軸的結構設計.206.2 Ⅱ軸的結構設計.226.3 Ⅲ軸的結構設計.246.4 校核Ⅱ軸的強度267 軸承的選擇和校核.317.1 高速軸軸承的校核317.2 低速軸軸承的校核327.3 計算輸入軸軸承347.4 計算輸出軸軸承368 鍵聯(lián)接的選擇和校核.388.1 鍵的選擇388.2 鍵的校核388.3 聯(lián)軸器的選擇399 減速器的潤滑、密封和潤滑牌號的選擇.409.1 傳動零件的潤滑409.1.1 齒輪傳動潤滑.409.1.2 滾動軸承的潤滑409.2 減速器密封409.2.1 軸外伸端密封.409.2.2 軸承靠箱體內(nèi)側的密封.409.2.3 箱體結合面的密封.4010 減速器箱體設計及附件的選擇和說明.4111 中速磨磨棍修復轉臺調整機構設計.4311.1 缸體的設計計算4311.2 活塞和活塞桿的設計計算4411.3 頂蓋的設計44IV11.4 氣控液壓千斤頂?shù)捏w積4511.5 部件連接方式45結束語.47參考文獻.48致謝.49V中速磨磨棍修復轉臺的結構設計摘 要：本次畢業(yè)設計是關于中速磨磨棍修復轉臺的設計。首先對焊接轉臺作了簡單的概述；接著分析了焊接轉臺的選型原則及計算方法；然后根據(jù)這些設計準則與計算選型方法按照給定參數(shù)要求進行選型設計；接著對所選擇的焊接轉臺各主要零部件進行了校核。在中速磨磨棍修復轉臺的設計、制造以及應用方面,目前我國與國外先進水平相比仍有較大差距,國內(nèi)在設計制造中速磨磨棍修復轉臺過程中存在著很多不足。整機結構主要由電動機產(chǎn)生動力將需要的動力傳遞到齒輪上，然后通過齒輪傳遞到齒輪，通過齒輪再過渡到另外一組齒輪上，然后再通過齒輪過渡到蝸輪蝸桿上。同時本文對該方案焊接轉臺的關鍵零部件設計過程進行了詳細闡述，其主要內(nèi)容包括系統(tǒng)總體方案的設計、電動機的選擇、執(zhí)行機構的設計、傳動零部件的設計、軸的設計與校核以及軸承的選擇、等。本文主要介紹焊接轉臺的發(fā)展狀況，焊接轉臺結構設計原理，焊接轉臺總體方案分析及確定，焊接轉臺結構設計內(nèi)容所包含的機械圖紙的繪制，的計算，結構設計結論與建議。本論文研究內(nèi)容：(1) 焊接轉臺總體結構設計。(2) 焊接轉臺工作性能分析。(3)電動機的選擇。(4) 焊接轉臺的傳動系統(tǒng)、執(zhí)行部件。(5)對設計零件進行設計計算分析和校核。(6)繪制整機裝配圖及重要部件裝配圖和設計零件的零件圖。 關鍵詞：中速磨磨棍修復轉臺，傳動裝置，連桿，減速器VIThe Structure Design of Medium Speed Grinding Rod Repair TurntableAbstract：This graduation design is the design of a medium speed grinding rod repair turntable. First to welding turntable made brief overview; then analyzes the welding turntable type selection and calculation method; then calculated based on these design criteria and selection method in accordance with the given parameters requires selection of design; then the choice of welding table of the main parts of the check. In the medium speed grinding rod repair table design, the manufacture and the application, at present our country and the overseas advanced level compared still had the big disparity, domestic in the design manufacturing medium speed grinding rod repair process, there are many deficiencies of the turntable.The whole structure mainly by the motor generates dynamics will require the power delivered to the gear and then through a gear is transferred to the gear, through the gear and the transition to another set of gear, and then through the transition gear to the worm. At the same time, the scheme welding turntable is the key part of the design process are discussed in detail. The main contents include the design of the overall scheme of the system design, motor selection, actuator design, transmission parts, the shaft of the design and check and bearing selection, etcIs mainly introduced in this paper turntable development of welding, welding turntable structure design principle, welding turntable scheme analysis and determination, welding turntable structure design content includes mechanical drawing of rendering, calculation of structure design conclusion and suggestions.Content of this paper:Design of the overall structure of (1) welding table.Analysis on working performance of (2) welding table.(3) the choice of motor.(4) the transmission system and the executive part of the welding table.(5) the design of the parts to design calculation and check.(6) drawing the assembly drawing of the whole machine and the assembly drawing of the important parts and the parts drawing of the design parts.VIIKeywords: medium speed grinding rod repair turntable, transmission device, connecting rod, gear reducer11 緒論進入 21 世紀，我國工件工業(yè)快速發(fā)展，深加工產(chǎn)業(yè)規(guī)模也在飛速擴大,現(xiàn)有工件機械設備生產(chǎn)能力小,不能滿足大型加工廠的生成要求。因此,改進和擴大現(xiàn)有工件機械設備是完全必要的。中速磨磨棍修復轉臺作為工件加工的基礎設備， 在我國廣泛應用幾十年。生產(chǎn)實踐證明,該設備對品種、粒度、外在水份等適應性強,與其他給料設備相比,具有運行安全可靠、性能穩(wěn)定、噪音低、維護工作量少等優(yōu)點,仍不失推廣使用的價值。1.1 中速磨磨棍修復轉臺設計的主要內(nèi)容通過對數(shù)控中速磨磨棍修復轉臺設計，希望學生熟悉機電一體化系統(tǒng)中機械系統(tǒng)設計過程，以及掌握利用 AutoCAD 來繪制二維圖形或創(chuàng)建三維實體的能力。對數(shù)控中速磨磨棍修復轉臺的設計主要是培養(yǎng)學生綜合應用所學專業(yè)的基礎理論、基本技能和專業(yè)知識的能力，培養(yǎng)學生建立正確的設計思想，掌握工程設計的一般程序、規(guī)范和方法。基本任務及要求（1）熟悉數(shù)控回轉工作太本身的特點，明確設計要求（2）擬定中速磨磨棍修復轉臺系統(tǒng)的總體方案（機械部分）（3）進行機械部分的結構設計1.2 中速磨磨棍修復轉臺的總體布局數(shù)控中速磨磨棍修復轉臺其外形和通用工作臺幾乎一樣，但它的驅動是伺服系統(tǒng)的驅動方式。它可以與其他伺服進給軸聯(lián)動。它的進給、分度轉位和定位鎖緊都是由給定的指令進行控制的。工作臺的運動是由伺服電動機，經(jīng)齒輪減速后由蝸桿傳給蝸輪。為了消除蝸桿副的傳動間隙，采用了雙螺距漸厚蝸桿，通過移動蝸桿的軸向位置調整間隙。這種蝸桿的左右兩側面具有不同的螺距，因此蝸桿齒厚從頭到尾逐漸增厚。但由于同一側的螺距是相同的，所以仍然可以保持正常的嚙合。當工作臺靜止時必須處于鎖緊狀態(tài)。為此，在蝸輪底部的輻射方向有 8 對夾緊瓦，并在底座上均布同樣數(shù)量的小液壓缸。當小液壓缸的上腔接通壓力油時，活塞便壓向鋼球，撐開夾緊瓦，并夾緊蝸輪。在工作臺需要回轉時，先使小液壓缸的上腔接通回油路，在彈簧的作用下，鋼球抬起，夾緊瓦將蝸輪松開。中速磨磨棍修復轉臺的導軌面由大型滾動軸承支承，并由深溝球軸承及雙列向心圓柱滾子軸承保持準確的回轉中心。數(shù)控中速磨磨棍修復轉臺的定位精度主要取2決于蝸桿副的傳動精度，因而必須采用高精度蝸桿副。在半閉環(huán)控制系統(tǒng)中，可以在實際測量工作臺靜態(tài)定位誤差之后，確定需要補償角度的位置和補償?shù)闹担洃浽谘a償回路中，由數(shù)控裝置進行誤差補償。在全閉環(huán)控制系統(tǒng)中，由高精度的圓光柵發(fā)出工作臺精確到位信號，反饋給數(shù)控裝置進行控制。1.3 中速磨磨棍修復轉臺概況隨著生產(chǎn)力水平的發(fā)展，中速磨磨棍修復轉臺越來越廣泛的應用于各個領域。數(shù)控中速磨磨棍修復轉臺是一種可以實現(xiàn)圓周進給和分度運動的工作臺，它常被使用于各類設備上，可提高加工效率，完成更多的工藝，它主要由原動力、齒輪傳動、蝸桿傳動、工作臺等部分組成，并可進行間隙消除和蝸輪加緊，是一種很實用的加工工具。本次畢業(yè)設計主要是解決傾斜式焊接中速磨磨棍修復轉臺中速磨磨棍修復轉臺的工作原理和機械機構的設計與計算部分，設計思路是先原理后結構，先整體后局部。目前數(shù)控中速磨磨棍修復轉臺已廣泛應用于數(shù)控機床和加工中心上，它的總的發(fā)展趨勢是：1．在規(guī)格上將向兩頭延伸，即開發(fā)小型和大型轉臺；2．在性能上將研制以鋼為材料的蝸輪，大幅度提高工作臺轉速和轉臺的承 載能力；3．在形式上繼續(xù)研制兩軸聯(lián)動和多軸并聯(lián)回轉的數(shù)控轉臺。 數(shù)控轉臺的市場分析：隨著我國制造業(yè)的發(fā)展，加工中心將會越來越多地被要求配備第四軸或第五軸，以擴大加工范圍。估計近幾年要求配備數(shù)控轉臺的加工中心將會達到每年 600 臺左右。1.4 設計準則我們的設計過程中，本著以下幾條設計準則：1） 創(chuàng)造性的利用所需要的物理性能2） 分析原理和性能3） 判別功能載荷及其意義4） 預測意外載荷5） 創(chuàng)造有利的載荷條件6） 提高合理的應力分布和剛度7） 重量要適宜8） 應用基本公式求相稱尺寸和最佳尺寸9） 根據(jù)性能組合選擇材料310） 零件與整體零件之間精度的進行選擇11） 功能設計應適應制造工藝和降低成本的要求2 中速磨磨棍修復轉臺總體方案基本任務和要求2.1 中速磨磨棍修復轉臺設計方案設計方案：1.采用分離氣缸和定位夾緊氣缸實現(xiàn)物料的運送和分離2.利用機械手進行送料3.采用伺服電機控制工作臺進行送料4、采用電機帶動減速器，然后帶動連桿機構實現(xiàn)往復運動2.1.1 中速磨磨棍修復轉臺方案一方案一采用雙作用缸實現(xiàn)物料的分離功能和定位夾緊功能氣動送料機由兩個基本應用模塊組成：物料分離模塊及傳送模塊。物料分離模塊由兩個雙作用氣缸組成，分別實現(xiàn)物料的分離功能和定位夾緊功能。為保證真空系統(tǒng)的氣流通暢，以提高真空發(fā)生器的真空度，回路4中的真空控制回路不安裝節(jié)流閥。同時，回路4中的所有連接氣管應盡可能的短， 以減小空氣流通阻力，提高真空度。采用氣缸的優(yōu)點：4減少了物料的運送步驟，縮短了加工時間，操作簡單。缺點：對物料的放置有很高的精度要求，造價高昂，一般的小型企業(yè)不采用2.1.2 中速磨磨棍修復轉臺方案二 方案二利用機械手進行送料機械手是以小車形式通過鋼繩同滑塊聯(lián)接起來， 由沖床滑塊上升運動牽引小車作前進的水平運動完成送料，由通過鋼繩連接的重物使小車作復位運動。由小車機械手將工件送至沖床下進行沖孔，提高了生產(chǎn)效率，保證了質量，改善了勞動強度，確保了人生安全。采用機械手送料的優(yōu)點：送料與沖床節(jié)拍相同，可以連續(xù)生產(chǎn)。缺點：首先由于整個過程均由機械手實現(xiàn)，所以對機械手的要求度很高，其次，如果工件大小不一要經(jīng)常更換。2.1.3 中速磨磨棍修復轉臺方案三方案三采用伺服電機控制工作臺進行送料由單片機產(chǎn)生驅動脈沖信號，步進電機的驅動器收到驅動脈沖信號后，步進電機將會按照設定的方向轉動一個固定的角度，將電脈沖轉化成交位移。電機的轉速由脈沖信號頻率來控制決定，再由電機控制工作臺進行送料沖壓。優(yōu)點：1、可以連續(xù)生產(chǎn)，并且能實現(xiàn)一人控制幾臺機器2、可靠性高，由于送料機構外部由步進電機控制，所以每次的行程都是固定值。3、低功耗，低電壓。在許多沒有電力供應的應用場合，較低的功耗和工作電壓是生產(chǎn)便捷化的必要條件。4、維護方便，經(jīng)濟實用。中速磨磨棍修復轉臺結構是由電動機、減速器、聯(lián)軸器、H 形架、連桿、底板(給料槽)、傳動平臺、漏斗閘門、托輥等組成。2.1.4 中速磨磨棍修復轉臺方案四方案四采用電機帶動減速器，然后帶動連桿機構實現(xiàn)往復運動傳動原理：當電動機開動后，經(jīng)彈性聯(lián)軸器、減速器、曲柄連桿機構拖動傾斜的底板在托輥上作直線往復運動，當?shù)装逭袝r,將倉和槽形機體內(nèi)的帶到機體前端;底板逆行時,槽形機體內(nèi)的被機體后部的斜板擋住,底板與之間產(chǎn)生相對滑動,機體前端的5自行落下。將均勻地卸到運輸機械或其它篩選設備上。該機設有帶漏斗、帶調節(jié)閥門和不帶漏斗、不帶調節(jié)閥門兩種形式。綜合以上的比較，選擇方案 4 來設計中速磨磨棍修復轉臺機構。2.2 中速磨磨棍修復轉臺執(zhí)行機構的選型與設計（1）機構分析① 執(zhí)行機構由電動機驅動，電動機功率 2kw，原動件輸出等速圓周運動。傳動機構應有運動轉換功能，將原動件的回轉運動轉變?yōu)橥茥U的直線往復運動，因此應有急回運動特性。同時要保證機構具有良好的傳力特性，即壓力角較小。② 為合理匹配出力與速度的關系，電動機轉速快扭矩小，因此應設置蝸桿減速器，減速增扭。（2）機構選型方案一：用擺動導桿機構實現(xiàn)運動形式的轉換功能。方案二：用偏置曲柄滑塊機構實現(xiàn)運動形式的轉換功能。方案三：用曲柄搖桿機構和搖桿滑塊機構串聯(lián)組合，實現(xiàn)運動形式的轉換功能。（3）方案評價方案一：結構簡單，尺寸適中，最小傳動角適中，傳力性能良好，且慢速行程為工作行程，快速行程為返回行程，工作效率高。方案二：結構簡單，但是不夠緊湊，且最小傳動角偏小，傳力性能差。方案三：結構復雜，且滑塊會有一段時間作近似停歇，工作效率低，不能滿足工作周期 4.3 秒地要求。綜上所述，方案一作為焊接轉臺執(zhí)行機構的實施方案較為合適。（4）性能評價圖示位置即為最小位置,經(jīng)計算。性能良好。方案一 方案二 方案三62.3 中速磨磨棍修復轉臺傳動裝置方案確定（1）傳動方案設計由于輸入軸與輸出軸有相交，因此傳動機構應選擇錐齒輪或蝸輪蝸桿機構。方案一：二級圓錐——圓柱齒輪減速器。方案二：齒輪——蝸桿減速器。方案三：蝸桿——齒輪減速器。（2）方案評價而方案二與方案三相比，結構較緊湊，且蝸桿在低速級，因此方案二較為合適。磨輥的修復過程實際上是舊磨輥的夾持及對中磨輥修復過程。它的實現(xiàn)是焊接變位機通過特別焊接工裝卡具卡住磨輥使其沿某一水平軸線勻速轉動，并畏以焊接槍的沿該軸線方向的恰當移動，從而實現(xiàn)對磨輥的周向堆焊。這里對磨螺的對中要求較高，否則將嚴重影響磨輥堆焊后的尺寸形狀，甚至會發(fā)生導電嘴與工件表面打火現(xiàn)象，使得導電嘴嚴重燒損。因此焊接轉臺必須對舊磨輥的平持有很好的對中，同時為了保證有好的焊接質量，磨輥的轉動變必須穩(wěn)定及要勻速。同是為了制造方便它的減速及動力機械盡可能的選用標準件，通過多方面比較最后擬定焊接轉動的原動件采用運動平衡的電動機。電動機到磨輥的減速采用標準的蝸輪蝸桿來實現(xiàn)；磨輥的擺角則采用曲柄小滑塊、或者凸輪等機構實現(xiàn)此處為了節(jié)約成本采用了導桿與滑塊的組合機構。方案一 方案二 方案三783 轉臺具體參數(shù)計算3.1 電動機的選擇1.確定電動機類型按工作要求和條件,選用 y 系列三相交流異步電動機。2.確定電動機的容量由于工作周期為 4.3 秒,電動機功率 2kw根據(jù)周期計算公式 2wT??213.95r/minw??3.選擇電動機轉速由 [2]表 13-2 推薦的傳動副傳動比合理范圍圓柱齒輪傳動 i 齒 小于 8蝸輪蝸桿傳動 i 齒 =8～40則傳動裝置總傳動比的合理范圍為i‘總 =（2～8）×（8～40）=（16～200）電動機轉速的可選范圍為故電動機轉速可選范圍為 。符合這一范圍的同步轉速23.790/mindaWnir??根據(jù)電動機所需功率和同步轉速，查[2]表 12-1，符合這一范圍的常用同步轉速有1500 、1000 。minrir4 確定電動機的型號選上述不同轉速的電動機進行比較，查《機械基礎》P 499附錄 50 及相關資料得電動機數(shù)據(jù)和計算出總的傳動比，列于下表：表 3-1 電機參數(shù)比較表電機轉速 r/min方案 電機型號額定功率kW同步轉速滿載轉速電機質量kg參考價格（元）總傳動比1 Y100L1-4 2.2 1500 1420 38 760 13.272 Y112M -6 2.2 1000 940 63 1022 8.973 Y132S-8 2.2 750 710 79 800 6.63選用同步轉速為:1500 r/min為降低電動機重量和價格，由表二選取同步轉速為 1500r/min 的 Y 系列電動機，型號為 Y100L1-4。9查《機械基礎》P 500附錄 51，得到電動機的主要參數(shù)以及安裝的有關尺寸(mm)，見以下兩表：具體參數(shù)表如下：表 3-2 電動機的技術數(shù)據(jù)電動機型號額定功率（kw）同步轉速（r/min）滿載轉速（r/min）堵 轉 轉 矩額 定 轉 矩 最 大 轉 矩額 定 轉 矩Y100L1-4 2.2 1500 1420 2.2 2.2圖 3-1 電動機3.2 傳動裝置總傳動比的確定及各級傳動比的分配1.傳動裝置總傳動比= =總iwmn1420.793.5?式中 nm----電動機滿載轉速:1420r/min;nw----工作機的轉速:13.95 r/min。2.分配傳動裝置各級傳動比齒輪傳動比為 2那么取蝸輪蝸桿減速比為 50.895其中 、 、 、 分別為1?34?、單級圓柱齒輪、滾動軸承、蝸桿傳動、聯(lián)軸器和效率，查取《機械基礎》P459的附錄 3 選取、 =0.98（8 級精度） 、 =0.99（球軸承） 、1?2?、 =0.99、30.8?43.3 運動參數(shù)和動力參數(shù)計算 1.各軸轉速計算r/min 1200n10r/min 710r/i 1420 i/nII ??齒 r/in 95.35.896齒2.各軸輸入功率 KW2.P0d2.17K.0η4I ???.0915W917832I 645I3.各軸輸入轉矩 mN.4/n950pTd???6781II 32./?95II11表 3-3 傳動裝置各軸運動參數(shù)和動力參數(shù)表項目軸號 功率 ??kw轉速 ??minr轉矩 ??mNT?傳動比0 軸 2.2 1420 14.791Ⅰ軸 2.178 1420 14.64782Ⅱ軸 2.0915 710 28.132Ⅲ軸 1.6564 13.95 1133.95 50.總體設計方案簡圖 3-2 如下：圖 3-2 總體設計方案簡圖124 圓柱齒輪傳動零件的設計計算4.1 選擇齒輪材料及精度等級根據(jù)傳動方案，選用斜齒圓柱齒輪傳動。運輸機為一般工作機器，速度不高，選用 7 級精度，要求齒面粗糙度。1.6~32Ram??因為載荷中有輕微振動，傳動速度不高，傳動尺寸無特殊要求，屬于一般的齒輪傳動，故兩齒輪均可用軟齒面齒輪。查《機械設計》P322 表 14－10，小齒輪選用 45號鋼，調質處理，硬度 236HBS；大齒輪選用 45 號鋼，正火處理，硬度為 190HBS。取小齒輪齒數(shù) ，則大齒輪齒數(shù) ，使兩齒輪的齒數(shù)互120Z?21204Zi????為質數(shù)，取值 ,選取螺旋角。初選螺旋角24??則實際傳動比： 2140iZ??傳動比誤差：，可用210.5%i???齒數(shù)比： 2ui??由表 [1]取 （因非對稱布置及軟齒面） 。610?.9d??4.2 按齒面接觸疲勞強度設計因兩齒輪均為鋼制齒輪，所以由課本公式得： 2131 )][(2HEdtt ZuTK???????確定有關參數(shù)如下：1）確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值1)試選 =1.2tK2）選取區(qū)域系數(shù) Z =2.43 H3） 78.01???845.02???則 2.6713?4)計算小齒輪傳遞的轉矩 66 411 2.89.509.50.67104PT Nmn???????5)由表 10-7 選取齒寬系數(shù) =0.9d?136）由表 10-6 查得材料的彈性影響系數(shù) 218.9MPaZE?（4） 、許用接觸應力 ??H???limHNTS?由圖 [1]查得 ，63C?lim170HPa?li250Pa?由式 [1]計算應力循環(huán)次數(shù)??52L??9160473.10283651.0LhNnrt???2.LNi??由圖 [1]查得接觸疲勞的壽命系數(shù) ，634?19TZ2.9NT?通用齒輪和一般工業(yè)齒輪按一般可靠度要求選取安全系數(shù) 。所以計算兩輪10HS的許用接觸應力： ??lim1170.8965.3HNTMPaS?????li225.41HZ??故得： 2131 )][(HEdtt ZuTK???????4 232.67801.389.()9.3465????4.0m則模數(shù)： 1cos7.6cos12.60ttdz?????由表 [1]取初步選擇標準模數(shù)：61?.5（5） 、校核齒根彎曲疲勞強度4.3 根據(jù)齒根彎曲疲勞強度設計由式（10-17） ][cos2123FSdn YZYKTm????????（1） 確定計算參數(shù)141）計算載荷系數(shù) 510.32.104.??????FVAK2）根據(jù)縱向重合度 從圖 10-28 查得螺旋角影響系數(shù)9? 8.0??Y3）計算當量齒數(shù) 133201.89cosVzZ????24.44）查齒形系數(shù)由表 10-5 查得 ,12.7FaY?2.45Fa5)查應力校正系數(shù)由表 10-3 查得， ,1.5Sa2.6Sa6)由圖 10-20c 查得小齒輪的彎曲疲勞強度極限 ；大齒輪的彎曲疲MPaEN501??勞強度極限 MPEN3802??7）由圖 10-18 取彎曲疲勞系數(shù) ,85.01?FNK9.2F8）計算彎曲疲勞許用應力取彎曲疲勞安全系數(shù) S=1.4，由式（10-12）得 MPaSFENF 57.304.1][11 ????K28690229）計算大小齒輪的 ,并加以比較][FSaY?12.7150.463aS??2.4.7[]8FaSY?15大齒輪的數(shù)值較大（1） 設計計算 423221.50.687310.8cos10.641.759nm??????對比計算結果，由齒根接觸疲勞強度計算法面模數(shù) 大于齒面彎曲疲勞強度計算帶模nm數(shù)，去 ，以滿足彎曲強度。n.?確定有關參數(shù)和系數(shù)：1）計算中心距12()(04)2.57.319coscosnzma????????修正后的中心距為 80mm.2)按圓整后的中心距修整螺旋角 12()(204).5arcosarcos20.368nz???????因 改變不多，故參數(shù) , 等不必修正。???KHZ3）計算大小齒輪分度圓直徑 120.53.cos6nzmdm????24.1.?① 齒度： 10.95368dbm?????取 ， 1b其他幾何尺寸的計算（ ， ）*ah*0.25c齒頂高 由于正常齒輪 ，ah?1ah?所以 1amm?齒根高 ，由于正常齒(*)fc?*025c所以 (.).3.1fah???全齒高 (2)1.625f m??齒頂圓直徑 158.3aadm26h??齒根圓直徑 147.0ff?2138ffd16表 4-1 齒輪參數(shù)表名 稱 計 算 公 式 結 果 /mm模數(shù) m 2.5壓力角 nd1 53.33分度圓直徑 d2 106.66齒頂圓直徑`1258.3aadhm??16齒根圓直徑147.0ff?238ffdh?中心距 ?cos2)(1nmza???80齒 寬2150b?175 蝸輪蝸桿傳動設計計算5.1 選擇蝸桿傳動類型根據(jù) GB/T10085—1988 的推薦,采用漸開線蝸桿(ZI) 。5.2 選擇材料考慮到蝸桿傳動功率不大,速度只是中等,故蝸桿采用 45 鋼;因希望效率高些,耐磨性好些,故蝸桿螺旋齒面要求淬火,硬度為 45～55HRC。蝸輪用鑄錫磷青銅 ZCuSn10P1,金屬模鑄造。為了節(jié)約貴重的有色金屬,僅齒圈用青銅制造,而輪芯用灰鑄鐵 HT100 制造。5.3 按齒面接觸疲勞強度進行設計根據(jù)閉式蝸桿傳動的設計準則,先按齒面接觸疲勞強度進行設計,再校核齒根彎曲疲勞強度。由教材【1】P254 式(11—12),傳動中心距??322)(HPEKTa???(1)確定作用在蝸桿上的轉矩 =1274.26 Nm2?(2)確定載荷系數(shù) K因工作載荷有輕微沖擊,故由教材【1】P253 取載荷分布不均系數(shù) =1;由教材??P253 表 11—5 選取使用系數(shù) 由于轉速不高,沖擊不大,可取動載系數(shù) ;1.0A?? 05.1?v則由教材 P252 1.0.5v?A????(3)確定彈性影響系數(shù) ??因選用的是鑄錫磷青銅蝸輪和鋼蝸桿相配,故 =160 。??21a??(4)確定接觸系數(shù) ?先假設蝸桿分度圓直徑 和傳動中心距 的比值 =0.35 從教材 P253 圖 11—181dad1中可查得 =2.9。??(5)確定許用接觸應力 ????根據(jù)蝸輪材料為鑄錫磷青銅 ZCuSn10P1,金屬模鑄造, 蝸桿螺旋齒面硬度45HRC,可從從教材【1】P254 表 11—7 查得蝸輪的基本許用應力 =268 。由教材【1】?????a??P254 應力循環(huán)次數(shù)應力循環(huán)次數(shù) N=60 =60 1 27.28 （2 8 10 365）=9.56hLjn2???710j 為蝸輪每轉一周每個輪齒嚙合的次數(shù) j=1兩班制，每班按照 8 小時計算，壽命 10 年。18壽命系數(shù)78HN10K.59.56???則 ????' 280.1Mpa?(6)計算中心距 2 2332 6.91.5741.7605ZEaKT mH??????????????????????(6)取中心距 a=200mm,因 i=50,故從教材【1】P245 表 11—2 中取模數(shù) m=6.3mm, 蝸輪分度圓直徑 =63mm 這時 =0.315 從教材【1】P253 圖 11—18 中可查得接觸系數(shù)1dad1=2.9 因為 = ,因此以上計算結果可用。??????5.4 蝸桿與蝸輪的主要參數(shù)與幾何尺寸(1) 蝸桿軸向尺距 mm;直徑系數(shù) ;3.1469.72am????10?q齒頂圓直徑 ;1216.35.adhm??齒根圓直徑 ;??f c?蝸桿齒寬 B1=(9.5+0.09 )m+25=112mm2Z19蝸桿軸向齒厚 mm；分度圓導程角 ;3.1469.82amS????'“3057???(2)蝸輪蝸輪齒數(shù) 53;變位系數(shù) mm;2+0.46?演算傳動比 mm,這時傳動誤差比為, 153zi?532.7810%.425????是允許的。蝸輪分度圓直徑 mm26.53.9dmz??蝸輪喉圓直徑 =346.5mm2aah??蝸輪齒根圓直徑 21.ffm?蝸輪咽喉母圓半徑 20346.52.7gard???蝸桿和軸做成一體，即蝸桿軸。由參考文獻【1】P270 圖蝸輪采用齒圈式，青銅輪緣與鑄造鐵心采用 H7/s6 配合，并加臺肩和螺釘固定，螺釘選 6 個5.5 校核齒根彎曲疲勞強度 ??FFaFYmdKT?????22153.當量齒數(shù) 33584cos(s07'“)Z?????根據(jù) 從教材【1】P255 圖 11—19 中可查得齒形系數(shù)22+0.46,8X?15FaY螺旋角系數(shù)'“30571.864???????從教材 P25 知許用彎曲應力 ??FNFK???從教材【1】P256 表 11—8 查得由 ZCuSn10P1 制造的蝸輪的基本許用彎曲應力=56???F?MPa由教材 P255 壽命系數(shù)6699Fn710K0.24.51???F560.243.7pa??56Mpa 可見彎曲強度是滿足的。162.043.Mpa.9??205.6 驗算效率 ????vⅡ????tan96.05已知 = ; ; 與相對滑動速度 有關。?“'4821? frct?vsVm41.3058os21*069634.0cos*6dV“'s ????從教材 P【1】264 表 11—18 中用插值法查得 =0.0264, 代入式中得vf '301??V?=0.884,大于原估計值, 因此不用重算。?5.7 精度等級公差和表面粗糙度的確定考慮到所設計的蝸桿傳動是動力傳動,屬于通用機械減速器,從 GB/T10089—1988圓柱蝸桿、蝸輪精度中選擇 7 級精度,則隙種類為 f,標注為 8f GB/T10089—1988。然后由參考文獻【3】P187 查得蝸桿的齒厚公差為 =71μm, 蝸輪的齒厚公差為 1s?2s?=130μm;蝸桿的齒面和頂圓的表面粗糙度均為 1.6μm, 蝸輪的齒面和頂圓的表面粗糙度為 1.6μm 和 3.2μm。5.8 熱平衡核算初步估計散熱面積：1.751.75200.33aS???????????????取 (周圍空氣的溫度)為 。at 2?c28.15~7.4/(),17/()0(04.36(10.824)( S76.S1dadwmwcpttc??????????????????? 取油 的 工 作 溫 度 ）合 格 。216 軸的設計計算6.1 Ⅰ軸的結構設計1．選擇軸的材料及熱處理方法查 [1]表 15-1 選擇軸的材料為優(yōu)質碳素結構鋼 45；根據(jù)齒輪直徑 ，熱處理方法m10?為正火。2．確定軸的最小直徑查 [1] 的扭轉強度估算軸的最小直徑的公式：370Pmm?? 39.2~.785.369)10~2(.15931036 ????nPAd?再查 [1]表 15-3， 考慮鍵：因為鍵槽對軸的強度有削弱作用，開有一個鍵槽，所以軸的軸徑要相應增大 %7~5mm)3.20.9(?d3．確定各軸段直徑并填于下表內(nèi)表 6-1 各軸段直徑表名稱 依據(jù) 單位 確定結果1dmm)73.2~0.9(?d且由前面的齒輪的設計可得，齒輪的孔徑為 30，mm)(＝301dm＝301d2d34~.230*)1.7.0(*??d查 [2]表 7-12 35?2m35?2d3d因為 處裝軸承，所以只要3d＞ 即可，選取 7 類軸承，2查 [2]表 6-6，選取 7208AC，故 ＝403d ＝403d4d md48~6.53)1.07(24???46?4d225d由于是齒輪軸所以等于高速級小齒輪的分度圓直徑： md74.59?mmd74.59?64036 4064．選擇軸承潤滑方式，確定與軸長有關的參數(shù)。查 [2] （2） “潤滑方式” ，及說明書“（12）計算齒輪圓周速度 ” = 0P vv1.54 ，故選用脂潤滑。smⅡ將與軸長度有關的各參數(shù)填入下表表 6-2 與軸長度有關的各參數(shù)名稱 依據(jù) 單位 確定結果箱體壁厚 ?查[2] 表 11-1158P302.???a m8??地腳螺栓直徑 及數(shù)目fdn查 [2] 表 11-1158.6.0126.43fd???查 [2]表 3-13， 取 ＝20，fd,50?na故＝16fd4n軸承旁聯(lián)接螺栓直徑 1d查 [2] 表 11-1158P1267.0.???f查 [2]表 3-9，取 ＝16dm＝121d軸承旁聯(lián)接螺栓扳手空間 、1C2查 [2] 表 11-1158P6;20minin1?C 1620?C軸承蓋聯(lián)接螺釘直徑 3d查 [2] 表 11-258df5.8~).~4(查 [2]表 11-10，得當取 3701,D??當 時 m38d 軸承蓋厚度e查[2]表 11-1096.98*2.1.~3??edⅡe時當 時當 10~7D?， 9e小齒輪端面距箱體內(nèi)壁 查[2] 204P0????m=102?23距離 2?軸承內(nèi)端面至箱體內(nèi)壁距離 3查 [2] 因為選用脂潤滑，所以208P12~83??m＝ 103?軸承支點距軸承寬邊端面距離 a查 [2]表 6-6，選取 7208AC 軸承，故 23? 2?a5.計算各軸段長度。表 6-3 各軸段長度表名稱 計算公式 單位 計算結果1l由于與大齒輪配合，則： ml 63~2)(651?? m63?1l2l由公式 528108)(???取CL?562918052704????eBlA＝562l3l由公式 mlAC 32108472083 ????32?3l4l由公式 5/651234 ⅡⅡBl ???輪 轂＝110.54l5l齒輪 1 輪轂寬度： mBl15?輪 轂 ＝655l6l由公式67208428024AClB????＝406lL（總長） mlllL5.3654321?＝365.5L（支點距l(xiāng)離）al .1972*06.0)(543????? ＝197.5l